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“无钴”电池真的是无钴的吗

2021-10-18 14:48:10

无钴电池顾名思义就是没有钴、不含有钴的三元锂电池。实际上三元锂电池不是真能一点钴都不需要,从而摆脱对金属钴的依赖呢?本文就为您解析!学术界和工业界一直试图找出三元材料中钴的最低含量限制在哪里,以尽量减少新能源汽车工业对金属钴的依赖。


一、无钴可行吗?

随着新能源汽车的快速发展,整个行业对锂、镍、钴钴金属的需求将进一步增加。然而,就金属公司而言,全球矿产储量非常有限,集中在非洲国家刚果,该国全年局势不稳定。学术界和工业界一直试图找出三元材料中CO的最低含量限制在哪里,以尽量减少新能源汽车工业对金属CO的依赖。在三元体系之中,不同的元素对材料的物理和化学性质有不同的意义。三元材料的始祖J.R.Dahn认为,没有确凿证据表明镍含量高的NCA之中需要钴(例如,当1-x-y大于0.9时)。铝、锰或镁等元素也可用于提高结构稳定性和热安全性。然而,我们相信钴可以稳定材料结构。CO含量的加入可以有效地减少阳离子的混合放电,降低材料的阻抗值,特别是对于提高材料的导电性、提高放大性能和降低电池的内阻具有重要意义。无钴方法包括:用具有类似用途的其他元素代替钴;多材料系统的耦合;使用阴离子氧化还原对;精细调节高镍材料等无钴是一个重要的研究目标,但也应注意性能指标。三元材料之中的钴不能在短时间之内完全被取代。此外,新能源,特别是在动力锂离子电池行业的发展之中,对其他无钴材料也保持着持续的关注和应用。正如中国科学院院士欧阳明高所说,动力锂电池有三个发展趋势。一是在材料和体系之上进行创新,从有机液体电解质到无机固体电解质;二是借助智能制造、回收利用和人工智能发展智能电池;第三,设计和产品工程的创新。无论是哪种趋势,最终都将对无钴材料产生深远的影响:电解液抗氧化性的提高或高压固体电解液的应用将为尖晶石镍锰高压二元材料的应用提供帮助。该材料在成本、速率性能和循环性能方面具有明显的优势。未来随着电解液等主要材料的发展,有可能扩大其市场应用范围;在低钴的基础之上,通过物料回收建立完整的生产回收产业链体系,可以进一步降低三元阴极材料中钴的使用成本,缓解钴资源压力;最近流行的无模块电池组和刀片式电池是设计创新的典型代表。该技术的应用有望大大改善磷酸铁锂电池能量密度低、续航里程短的缺点。从超过分析可以看出,三元材料体系的绝对无钴法无论在学术研究还是工业化批量生产之中都不成熟。综合考虑性能和成本,通过对高镍材料成分、煅烧温度和烧结气氛的微调,实现相对无钴的高镍和低钴材料是可行的。

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二、高镍低钴趋势明显。

低钴高镍(镍含量&Ge;90%,钴含量≤5%)的阴极材料不应被视为当前市场主流ncm811NCA电池的选择,以损害其他性能(如循环和安全性),从而提高能量密度。事实上,无论是从开发角度还是从市场应用角度来看,它都应该被视为进一步降低成本、提高能源密度的有力工具,在保持或提高现有主流ncm811NCA高镍材料性能优势的同时,追求极限材料,推动新能源技术的开发和普及。从理论之上讲,随着镍含量的增加,三元材料的比容量也会增加,这是保证车辆远距离通行能力的基础。但是,它也会导致诸如循环不良、热分解温度低以及与电解液的副反应加剧等问题。三元材料中钴的存在有利于提高晶体材料的结构稳定性,改善功率性能,抑制阳离子混合和放电,提高热安全性。随着人类社会向今天文明的发展,任何进步都不是一帆风顺的。近年来,学术界和工业界在改善高镍低钴材料方面做了大量工作,包括在体掺杂、表面处理、制备环境控制、生产过程自动化等一系列技术方面取得了长足的进展。荣白科技的研究和生产数据表明,通过工艺改进,lini0.90co0.05mn0.05o2材料完全可以与市场之上主流的lini0.83co0.12mn0.05o2材料相媲美,甚至优于市场之上主流的lini0.83co0.12mn0.05o2材料。同时,比容量提高了5%超过,能量密度也有明显的提高。此外,原材料成本可降低约10%。随着电解液、负极等主要材料和配套材料的创新和发展,电池生产技术的不断进步,以及消费者对低成本、远程电动汽车需求的不断增加,高镍低钴材料的应用必将加速并占据一定份额,甚至还有8系列NCMNCA的逐步替代。


三、合理对待电动汽车的安全性。

电动汽车的安全性一直是社会关注的关键问题,也是新能源汽车发展和推广过程之中不可忽视的关键性能指标。从概率的角度来看,锂离子电池存在自失效现象,但自失效程度很低。公开报告显示,对于电动汽车,车辆级别的自感故障率可通过P=1-(1-P)M-N计算得出,其中P是M辆电动汽车的故障率,且每辆电动汽车的电池组包含N个电池。以特斯拉S型为例,n=7104。假设1650电池的自失效效率P为0.1ppm,且制造过程之中无缺陷率,当电动汽车数量等于M=10000时,失效率P=0.9992,表明失效率约为110000。与传统汽车相比(美国每10000辆汽车发生7.6起火灾事故),电动汽车发生事故的概率似乎要低得多。


四、相对无钴的高镍电池

特斯拉的低钴路线及其逻辑特斯拉的最新一代高镍电池将进一步将钴含量降低到3%下列,这在客观之上是相对无钴的。高镍低钴NCA材料在特斯拉的成功应用和大规模出货,在一定程度之上验证了高镍低钴材料巨大的市场潜力和前景趋势。特斯拉除钴的核心是从被动到主动的转变。将来钴的最终还原不受钴的影响。持续钴去除可进一步降低对钴价格变化的敏感性,有利于预期管理和成本控制。特斯拉目前的生产计划是广泛的,不希望任何环节阻碍其生产扩张。钴对电动汽车长期产量的限制与马斯克的概念相冲突,因此他希望减少钴。降低钴价之后,特斯拉不再受钴价大幅波动的影响,这对整体成本有很大影响。它可以对单车成本进行预期管理,降低对钴价大幅波动的敏感性。钴去除的核心是从被动到主动的转变。


现今的环境下,无钴的三元锂电池实际上还有有一部分钴金属的,无钴是一个趋势是一个技术的未来,但现在还不是现实。如果您要购买三元锂电池,请立刻拨打我们的购买热线!


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